Fachverband der Geometrie

Projekt "Wasserkraft"

Projektdaten

Projektleiter: Adolf Hofmeister, haatbulme.at
Schule: HTBLuVA BULME Graz-Gösting
Klassen: Maschinenbau / 3BHMBZ / 11
Anzahl der SchülerInnen: 24
Partnerschule: VS Eisteich Graz
Verwendete Materialien: Holz, Metall, 3D-Drucker
Verwendete Arbeitsunterlagen, Arbeitsblätter, Info-Materialien: Pläne
Kosten: ca. 150 € (Kooperationszuschuss)
Anzahl der durchgeführten Unterrichtseinheiten: ca. 16
Projektdauer: 4 Halbtage (16 Stunden)

Projektverlauf

Die SchülerInnen der 3. HTL-Klasse hatten die Aufgabe, ein Wasserspiel, bestehend aus vier Wasserrädern, mit Hilfe eines vorgelegten Planes anzufertigen.
Das Wasserspiel besteht aus Holz und seine Teile wurden größtenteils in der BULME-Werkstätte zugeschnitten.
Ein Wasserrad soll durch eine Turbine austauschbar sein. Diese Turbine, die von SchülerInnen mit einer CAD-Software konstruiert werden soll, muss über einen Generator ein paar LEDs zum Leuchten bringen. Dabei soll ihre Anfertigung an der BULME mit einem 3D-Drucker realisiert werden.

Aufgabenstellung 1

Die SchülerInnen der 3. HTL-Klasse hatten die Aufgabe, ein Wasserspiel, bestehend aus vier Wasserrädern, mit Hilfe eines vorgelegten Planes anzufertigen.
Das Wasserspiel besteht aus Holz und ihre Teile wurden größtenteils in der BULME-Werkstätte zugeschnitten.
Der Zeitaufwand betrug ca. zwei Halbtage zu je 4 Stunden.

Aufgabenstellung 2

Ein Wasserrad soll durch eine Turbine austauschbar sein (ersetzt werden können). Diese Turbine, die von SchülerInnen mit einer CAD-Software konstruiert werden soll, muss über einen Generator ein paar LEDs zum Leuchten bringen. Dabei soll ihre Anfertigung an der BULME mit einem 3D-Drucker realisiert werden.
Der Zeitaufwand für die Konstruktion betrug für vier Schüler ca. zwei Halbtage zu je 4 Stunden und das Plotten mit dem 3D-Plotter betrug ca. 20 Stunden.

Aufgabenstellung 3

Die restlichen Teile vom Wasserspiel wurden in der Volksschule zugeschnitten. Danach wurde das Wasserspiel und die Turbine gemeinsam mit den VS-SchülerInnen in der Volksschule Eisteich Graz zusammengebaut und angemalt. Danach folgte das Testen des Wasserspiels mit zugehöriger Turbine.
Der Zeitaufwand betrug ca. zwei Halbtage zu je 4 Stunden.
Die Präsentation des Gesamtprojektes fand in der VS Eisteich vor den Eltern statt.

Geometrisch interessant war die zweite Aufgabenstellung, die Konstruktion und die Anfertigung einer Turbine.
Die Randbedingungen waren wie folgt festgelegt: Der Durchmesser war auf Grund der Abmessungen des Wasserspiels vorgegeben. Der Wellendurchmesser für den zugehörigen Generator war fix. Und die Wasserzufuhr für die Turbinenschaufeln in Liter pro Minute waren bekannt.
Aus diesen drei Bedingungen mussten die SchülerInnen eine passende, wirkungsvolle Turbine schaffen.
Nach längerer Recherche einigten sich die SchülerInnen auf eine Pelton-Turbine. Von ihr versprachen sie sich den größtmöglichen Wirkungsgrad.
Aufgrund des minimalen Gewichtes und den damit verbundenen höheren Drehzahlen war klar, den größten Teil der Turbine aus Kunststoff anzufertigen.
Für den 3D-Drucker war es entschieden sinnvoller, die Schaufeln der Turbine gesondert zu drucken. Damit ersparte man einerseits viel Zeit und anderseits kam man dem 3D-Plotter bzgl. einer sauberen Anfertigung entgegen. Die Schaufeln wurden gebohrt und gemeinsam mit den VS-Kindern angeschraubt.
Der Test, die LEDs zum Leuchten zu bringen, funktionierte fast auf Anhieb.

Die Präsentation des Projektes fand am 19. Juni 2015 in der VS Eisteich vor den Eltern statt.

Ergebnisse und Reflexion

Die SchülerInnen mussten u.a. die Peltonturbine durch eigenständige Konstruktionen realisieren. Für die Modellierung diente unter anderem der PC mit zugehöriger CAD-Software.
Die SchülerInnen mussten Teile des Projektes in der Werkstätte der HTBLuVA BULME Graz-Gösting anfertigen. Dies beanspruchte mehr Zeit als erwartet, da die SchülerInnen ihre Ziele sehr hoch gesteckt hatten.
Die SchülerInnen aus der 3. HTL-Klasse mussten dabei lernen, wie sie die Abarbeitung und Vorgangsweise der Teilaufgaben den SchülerInnen der 1. Volksschulklasse vermitteln können. Und die SchülerInnen der Volkschule mussten lernen, auf "ältere" SchülerInnen zu hören und gemeinsam mit ihnen zu arbeiten. Für die SchülerInnen beider Schulstufen wurde diese Situation eine besondere Herausforderung, die sie aber gut meisterten.

Ich war begeistert, es war ein sehr schönes Projekt.
Und ich stehe für Fragen per Mail gerne zu Verfügung!

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